一种Ti-6242合金环锻件β锻造方法及装置与流程

一种ti-6242合金环锻件
β
锻造方法及装置
技术领域
1.本发明属于钛合金热加工技术领域，涉及一种ti-6242合金环锻件β锻造方法及装置。


背景技术：

2.ti-6242合金是一种近α型钛合金，该合金是在ti-al基α固溶体基础上，同时加入sn和zr，通过固溶强化使合金的高温抗蠕变性能得到明显的改进，al、sn和zr的综合作用下，使合金获得良好的高温强度，直到540℃还有较高的强度。主要用于制造航空发动机的压气机机匣、鼓筒和盘类件。
3.发动机用ti-6242合金锻件通常是在两相区锻造成形，锻造后采用近β热处理+空冷获得双态组织，近年来研究发现压气机的工况下双态组织ti-6242合金锻件具有保载疲劳敏感性，大大限制了该合金在航空发动机锻件上的应用，为降低保载疲劳敏感性，亟需开发可获得网篮组织的ti-6242合金β锻造工艺。ti-6242合金的α+β锻造技术在航空领域已广泛应用，工艺成熟度高，而β锻工艺尤其是环锻件β锻在国内尚处于空白，环锻件壁厚小，β锻加热温度高、温降快，锻造窗口更窄，组织控制难度更大。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：实现ti-6242合金鼓筒类环锻件β锻造网篮组织控制技术，避免出现双态组织及魏氏组织。
5.为解决此技术问题，本发明的技术方案是：。
6.一种ti-6242合金环锻件β锻造方法，包括：
7.步骤一、将ti-6242合金棒料进行常规α+β区锻造，得到预制ti-6242合金环坯；该ti-6242合金环坯为最终火次β环轧锻造预留40％～50％的变形量；
8.步骤二、将ti-6242合金环坯在相变点上25～35℃温度范围内加热和包套；
9.步骤三、将已加热及包套的ti-6242合金环坯进行相变点上轧制，其控制其控制点包括：a)出炉转移时间控制在40s以内；b)轧制环增速控制在8mm/s～10mm/s，控制完成总预留变形量的70％～80％，轧制时间控制在15s～20s；
10.步骤四、将轧制后的ti-6242合金环坯进行相变点下轧制，其控制点包括：a)完成步骤三后轧制后停顿5～10s；b)停顿完成后以4mm/s～6mm/s环增速轧制至环件最终尺寸，完成剩余的20％～30％变形量，轧制时间控制在10s～15s，保证整个出炉锻造过程时间控制在90s以内。
11.进一步的，步骤二的加热系数为0.7min/mm～0.9min/mm；
12.进一步的，步骤二采用～10mm厚硅酸铝保温棉进行软包套，包套完成后回炉按原温度保温45～60min。
13.进一步的，常规α+β区锻造的加热温度为相变点下30℃～50℃。
14.一种ti-6242合金环锻件β锻造装置，包括：
15.常规锻造单元，用于将ti-6242合金棒料进行常规α+β区锻造，得到预制ti-6242合金环坯；该ti-6242合金环坯为最终火次β环轧锻造预留40％～50％的变形量；
16.加热和包套单元，用于将ti-6242合金环坯在相变点上25～35℃温度范围内加热和包套；
17.第一轧制单元，用于将已加热及包套的ti-6242合金环坯进行相变点上轧制，其控制其控制点包括：a)出炉转移时间控制在40s以内；b)轧制环增速控制在8mm/s～10mm/s，控制完成总预留变形量的70％～80％，轧制时间控制在15s～20s；
18.第二轧制单元，用于将轧制后的ti-6242合金环坯进行相变点下轧制，其控制点包括：a)完成步骤三后轧制后停顿5～10s；b)停顿完成后以4mm/s～6mm/s环增速轧制至环件最终尺寸，完成剩余的20％～30％变形量，轧制时间控制在10s～15s，保证整个出炉锻造过程时间控制在90s以内。
19.进一步的，加热和包套单元的加热系数为0.7min/mm～0.9min/mm；
20.进一步的，加热和包套单元采用～10mm厚硅酸铝保温棉进行软包套，包套完成后回炉按原温度保温45～60min。
21.进一步的，常规α+β区锻造的加热温度为相变点下30℃～50℃。
22.本发明的有益效果是：通过上述步骤可得到所有原始β晶界均已破碎，无平直、粗大晶界α相的均匀的网篮组织ti-6242合金环锻件。该锻件经常规固溶+时效热处理后，具有与双态组织ti-6242合金锻件相当的室温、高温拉伸性能，及更高的断裂韧性与抗热蠕变能力，同时降低了ti-6242合金的保载疲劳敏感性。
附图说明
23.图1为锻件组织低倍图；
24.图2为锻件组织100倍图；
25.图3为锻件组织200倍图；
26.图4为锻件组织500倍图。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.步骤一、将ti-6242合金棒料于相变点下30℃～50℃进行常规α+β区锻造，完成镦饼、冲孔、预扩等工序，预扩工序须控制好锻坯尺寸，为最终火次β环轧锻造预留40％～50％的变形量。
29.步骤二、将完成两相区锻造的ti-6242合金环坯在相变点上25～35℃温度范围内加热，加热系数按0.7min/mm～0.9min/mm进行，该工序完成后采用～10mm厚硅酸铝保温棉进行软包套，包套完成后回炉按原温度保温45～60min。
30.步骤三、将步骤二完成加热及包套的ti-6242合金坯料进行相变点上轧制，主要控制点为：a)出炉转移时间控制在40s以内；b)轧制环增速控制在8mm/s～10mm/s，控制完成总
预留变形量的70％～80％，轧制时间控制在15s～20s。
31.步骤四、将步骤三完成相变点上轧制的坯料进行相变点下轧制，主要控制点为：a)完成步骤三后轧制停顿5～10s；b)停顿完成后以4mm/s～6mm/s环增速轧制至环件最终尺寸，完成剩余的20％～30％变形量，轧制时间控制在10s～15s，保证整个出炉锻造过程时间控制在90s以内。
32.实施例1
33.某型发动机用压气机鼓筒采用ti-6242钛合金制造，锻件外廓尺寸为φ560
×
φ440
×
125，下料重量～60kg。
34.采用本发明，将φ230
×
315规格棒料于相变点下35℃经过3火次锻造完成镦饼、冲孔、预锻工序，预锻后坯料尺寸为φ405
×
φ200
×
125。
35.β环轧锻造过程为：锻坯于相变点上30℃进行软包套加热；轧制转移时间为35s；第一阶段相变点上轧制采用8mm/s环增速，轧制至～φ500
×
φ355
×
127尺寸，停顿8s，改为5mm/s环增速轧制至～φ560
×
φ440
×
128。最终锻件获得的锻件组织见图1-4，性能见表1。
36.表1典型件力学性能
[0037][0038]
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。